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SISTEMA DE PROTEÇÃO CONTRA
DESCARGAS ATMOSFÉRICAS
SPDA
CONSIDERAÇÕES INICIAIS - A fim de se evitar falsas expectativas sobre o sistema de proteção(SPDA), é necessário fazer os seguintes esclarecimentos : 1 - A descarga elétrica atmosférica (raio) é um fenômeno da natureza absolutamente imprevisível e aleatório, tanto em relação às suas características elétricas (intensidade de corrente, tempo de duração, etc), como em relação aos efeitos destruidores decorrentes de sua incidência sobre as edificações. 2 - Nada em termos práticos pode ser feito para se impedir a "queda" de uma descarga em determinada região. Não existe "atração" a longas distâncias, sendo os sistemas prioritariamente receptores. Assim sendo, as soluções internacionalmente aplicadas buscam tão somente minimizar os efeitos destruidores a partir da colocação de pontos preferenciais de captação e condução segura da descarga para a terra. 3 - (^) normalizadasA implantação internacionalmente e manutenção de sistemaspela IEC de(International proteção (pára Eletrotecnical-raios) são Comission) (Brasil), NFPA e em(Estados cada Unidos)país por e BSIentidades (Inglaterra) próprias. como a ABNT 4 - normas Somente podem os projetosassegurar elaborados uma instalação com base dita em eficiente disposições e confiável destas. Entretanto, estas instalações, esta eficiência sujeitas ànunca falhas atingirá de proteção os (^100). As %mais estando, comuns mesmo são a destruição edifícios ou dede (^) quinaspequenos da edificação trechos doou (^) aindarevestimento de trechos das de fachadas telhados. de CONSIDERAÇÕES INICIAIS (^5) eletro - Não é função do sistema de pára-eletrônicos (comando de elevadores, interfones, portões-raios proteger equipamentos eletrônicos, centrais telefônicas, subestações, etc), pois mesmo uma descarga captada e conduzida a terra com segurança, produz forte interferência eletromagnética, capaz de danificar estes equipamentos. Para sua proteção, deverá ser contratado um sistema adicional, específico para instalação de supressores de surto individuais (protetores de linha). (^6) proteção da estrutura das edificações contra as descargas que a - Os sistemas implantados de acordo com a Norma, visam à atinjam de forma direta, tendo a NBR básica. -5419 da ABNT como norma CONSIDERAÇÕES INICIAIS 7 - É de fundamental importância que após a instalação haja uma manutenção periódica anual a fim de se garantir a confiabilidade do sistema. São também recomendadas vistorias preventivas após reformas que possam alterar o sistema e toda vez que a edificação for atingida por descarga direta. CONSIDERAÇÕES INICIAIS
FORMAÇÃO DAS DESCARGAS ATMOSFÉRICAS
- Após tantas civilizações o homem acabou descobrindo que o raio é corrente elétrica e por isso deverá ser conduzida o mais rápido possível para o solo, minimizando seus efeitos destrutivos.
- O primeiro cientista a perceber que se tratava de um fenômeno Físico/Elétrico , foi Benjamin Franklin ( 1752 )
EXPERIÊNCIA PERIGOSA
DE FRANKLIN
Benjamin Franklin amarrou um fio bem fino de metal na pipa e uma chave na ponta. A partir da chave, um fio de seda que ele segurava com a mão esquerda; com a mão direita um outro fio de metal que fazia contato com o solo. Ao aproximá-lo da chave, esta soltava faíscas. Foi assim que surgiram os pára-raios muito conhecidos hoje em dia.
EXPERIÊNCIA PERIGOSA
DE FRANKLIN FORMAÇÃO DOS RELÂMPAGOS
FORMAÇÃO DOS RELÂMPAGOS
A maioria dos raios ou relâmpagos começa e termina dentro das nuvens. São poucos os que vêm para o chão. E é justamente desses que devemos nos prevenir!!
Histórico. O estudo cientifico do raio teve inicio em 1752, quando Benjamim Franklin, valendo-se de um “papagaio” ( ou “pipa”) munido de linha metálica, empinou-o num dia nublado propenso a queda de raios e verificou que ocorriam choques quando se tocava na linha metálica. Lendas, Crenças e Crendices O homem sempre teve medo do raio.Em conseqüência, surgiram varias lendas e crendices a seu respeito. Deuses eram associados aos raios. Varias “simpatias” existiam, e ainda existem, para proteger as pessoas de raios , tais como: Não abanar para o raio em dias de tempestade; Acender velas; Ficar escondido; Rezar encolhidinho; Cobrir espelhos; Carregar amuleto colhido no local da queda de um raio. Mito: “ Um raio nunca cai 2 vezes no mesmo lugar...” O Brasil é o pais com a maior incidência de raios no mundo. Magnitude de corrente do Raio. 0,1% excede 200. Amperes. 0,7% excede 100. Amperes. 6% excede 60. Amperes. 50% excede 15. Amperes. Raio,Relâmpago e trovoada
Raio: é uma gigantesca faísca elétrica,
dissipada rapidamente sobre a terra,
causando efeitos danosos.
Relâmpago: é a luz gerada pelo arco
elétrico do raio.
Trovoada: é ao ruído ( estrondo)
produzido pelo deslocamento do ar
devido ao súbito aquecimento causado
pela descarga do raio.
Locais a serem evitados durante a ocorrência de tempestades Picos de colinas. Topo de construções. Campos abertos, campos de futebol. Estacionamentos. Piscinas, lagos e costa marítimas. Sob arvores isoladas. Legislação Vigente
No Brasil os sistemas de para-raios
devem atender a Norma Brasileira
NBR-5419/01 da ABNT ( Associação
Brasileira de Normas Técnicas.
NR-10 do Ministério do Trabalho.
Decreto 32.329/.
Definições: Descarga Atmosférica: Descarga elétrica de origem atmosférica entre uma nuvem e a terra ou entre nuvens, consistindo em um ou mais impulsos de vários quiloamperes. Raio: Um dos impulsos elétricos de uma descarga atmosférica para a terra. Tipos de proteção.
Proteção Isolada: É aquela em que os
componentes do sistema de proteção
estão colocados acima e ao lado da
estrutura , mantendo uma distancia em
relação a esta suficientemente alta para
evitar descargas captor-teto ou
descidas-faces laterais fachada.
Tipos de proteção.
Proteção não isolada: É aquela em que
captores e descidas são colocados
diretamente sobre a estrutura; note-se
que as normas editadas ate a década de
60 pediam um afastamento dos
condutores de poucos centímetros ( 10 a
20 cm), o que não é mais exigido por
nenhuma das normas revisadas a partir
das décadas de 70 e 80.
O SPDA ( Para-Raios) é composto por basicamente 03 subsistemas:
a) Sistema de captação.
b) Sistema de descidas.
c) Sistema de aterramento.
Método Franklin- Ângulos de abrangência. De acordo com a NBR 5419/01 temos para um prédio residencial ( nível de proteção lll) os seguintes ângulos de proteção: 45 graus- prédios com altura ate 20 metros 35 graus – prédios com altura entre 20 e 30 metros. 25 graus – prédios com altura entre 31 e 45 metros. Exemplo de instalação de captor tipo Franklin Outros exemplos de aplicação de captores tipo Franklin Método da Gaiola de Faraday. O método Faraday é também conhecido como método da utilização dos condutores em malha ou gaiola. Captores em malha consistem em uma rede de condutores dispostos no plano horizontal ou inclinado sobre o volume a proteger. As gaiolas de Faraday são formadas por uma rede de condutores envolvendo todos os lados do volume a proteger. Quanto menor forem as distancias dos condutores das malhas, maior será o nível de proteção. Ainda sobre a Gaiola de Faraday Este método é o mais utilizado em varias partes do mundo. Ele foi especificado em norma a partir de
É o mais recomendado para edifícios com grades áreas especialmente em grandes alturas,sendo o mesmo obrigatório para prédios com mais de 60 metros de altura. Para um prédio residencial ou comercial comum ( nível de proteção tipo lll) o mesh ou modulo da malha devera ser de 10 x 20 m. Exemplo de aplicação da gaiola de faraday.
Regras básicas para a construção de captores: Qualquer que seja o método escolhido para a proteção deve- se:
- Instalar um condutor na periferia do teto( em anel).
- Instalar condutores nas periferias ( em anel ) de todas saliências das estruturas ( casa de maquinas dos elevadores, chaminés,etc).
- Instalar o sistema captor , que completando a malha sobre o teto interligado com os anéis das saliências, quer colocando hastes verticais de maneira que todo o teto esteja dentro do volume de proteção ( Franklin ou modelo eletrogeometrico). Interligação das antenas e massas metálicas ao sistema de captação.
Todas as partes metálicas existentes no
teto, como escadas, beirais, mastros de
luz piloto e antenas , farao parte do
sistema captor e deverão ser
interligadas aos condutores mais
próximos.
Uso dos componentes naturais como captores A utilização racional de componente naturais das edificações, como telhados , rufos , telhas metálicas e armações de aço do concreto armado , podem reduzir enormemente os custos e aumentar a eficiência do sistema captor. Materiais utilizados nos captores
Cobre e suas ligas.
Alumínio e suas ligas.
Aço inoxidável e aço galvanizado a
quente.
Dimensionamento. MATERIAL SECAO MINIMA COBRE 35 MM ALUMINIO 70 MM ACO 50 MM Para- raios radioativos
Numero de descidas e espaçamento. Para um prédio residencial/comercial ( nível de proteção lll) o numero de descidas é o resultado da divisão do perímetro do prédio por 20 ( espaçamento Maximo para o nível de proteção lll). Por exemplo para um prédio de largura 15 metros e comprimento 25 metros , temos o perímetro como a soma dos 4 lados do prédio ( 15 + 15 + 25 + 25 = 80m). O numero de descidas será igual a 80/20 = 4 descidas. Descidas de cabos – Generalidades. Os condutores de descida devem ser espaçados regularmenteem todo o perímetro. Sempre que possível , instalar descidas em cada canto da estrutura. No mínimo são necessários dois condutores de descida em qualquer caso. O comprimento destes trajetos devera ser o menor possível. Condutores de descidas-Instalacao. Se a parede for de material não combustível , os condutores de descida podem ser instalados na superfície ou embutidos na parede. Os condutores de descida devem ser retilíneos e verticais , de modo a prover o caminho mais curto e direto para a terra. Curvas fechadas devem ser evitadas. Os condutores de descida devem ser instalados a uma distancia mínima de 0,5 m de portas, janelas e outras aberturas. Os condutores de descidas não devem ser instalados dentro de calhas ou tubos de águas pluviais, para evitar corrosão. Os cabos de descida devem ser protegidos contra danos mecânicos ate, no mínimo 2,5 m do solo. Evitar a proximidade e o paralelismo das descidas do SPDA com os circuitos das instalações elétricas, comunicações , gás. Forma dos condutores.
Cabos.
Fitas metálicas e barras chatas.
Cantoneiras
Condutores de descidas naturais.
Elementos da estrutura podem ser
considerados como condutores de
descida naturais se atender os quesitos
previstos na norma principalmente
quanto a continuidade elétrica ao longo
do tempo.
Podem ser considerados como descidas naturais:
As instalações metálicas.
Os pilares metálicos da estrutura.
As armações de aço interligadas das
estruturas de concreto armado.
Os elementos da fachada , tais como
perfis e suportes das fachadas
metálicas.
Sistema de aterramento. Generalidades. Considerado elementos de uma malha de terra:
- Eletrodo de terra
- Condutor de aterramento.( Cu Nu não inferior a 16 mm2, ou em solos alcalinos >=25mm2) Sistema de aterramento. Generalidades. Do ponto de vista da proteção contra o raio, um subsistema de aterramento único e integrado a estrutura é preferível e adequado para todas as finalidades. Subsistemas de aterramento distinto devem ser interligados através de ligação equipotencial de baixa impedância. Requisitos de um aterramento. Baixa resistência de aterramento ( deve ser menor que 10 ohms). Alta capacidade de condução de corrente. Resistência de aterramento variando pouco com as estações do ano. Proporcionar segurança ao pessoal, evitando potenciais ao toque, passo e transferência perigosos. (evitar cjoques elétricos e proteger sistemas elétricos) Resistividade do solo
As características do solo, no que diz
respeito a sua homogeneidade devem
ser conhecidas.
Para saber precisamente a resistividade
do solo é necessário realizar medições
com Megger.
Fatores que influenciam na resistividade do solo
Composição química: presença de sais
e ácidos. Para correção utiliza-se
produtos químicos circundante ao solo.
Umidade. Se nível cai a menos de 20%
a alteração da resistividade é
significativa. Por isso a profundidade dos
eletrodos deve ser adequado para não
sofrer este efeito
Fatores que influenciam na resistividade do solo
Temperatura: Temperaturas abaixo de
zero grau não são bons os efeitos. Para
acima deste valor a resistividade do solo
e resistência do aterramento se
reduzem.
Natureza Geológica:Solos turvos
apresentam baixa resistividade. Solos
pedregosos e/ou arenosos apresentam
alta resistividade
Sistemas de Aterramento. Proteção Interna Importância. Com a evolução da eletrônica, os danos causados indiretamente pelos raios estão se tornando cada vez mais importantes , tanto para usuários como para as seguradoras. Surto é um transitório que ocorre em uma rede elétrica. Dispositivos de proteção.
Centelhadores a gás.
Centelhadores a ar.
Varistores.
Para-raios de linha.
Diodos especiais.
Filtros.
Supressor de surto elétrico
Supressor de surto telefônico. Supressor de surto para informática. Supressor de surto para CFTV. A medição da Resistência.
A medição da resistência de terra de um
eletrodo pode ser feita pelo método do
amperímetro e voltímetro ou, mais
facilmente, por um aparelho construído
especialmente para essa finalidade e
que é denominado terrômetro ou
telurimetro.
Terrômetro – modelo Minipa Terrômetro – Modelos Instrutherm.
